胃腺癌病理切片CAD系统的研究与实现

论文摘要

借助计算机来进行医学图像处理和分析,是图像处理技术结合医学影像特点的重要应用。计算机辅助诊断系统在医学研究和临床诊断中,尤其是缺少专家的情况下具有十分重要的意义。现有的癌症计算机辅助诊断基本上都是关于细胞涂片的研究,而对于最常见的病理切片细胞图像,则因其组织复杂,细胞分割困难,一直鲜有研究。本文对胃腺癌病理切片计算机辅助诊断系统进行了研究。细胞图像的复合预处理技术、细胞核轮廓的组合分割算法和细胞核的特征提取与判别是本文的主要工作。在图像预处理阶段,根据胃癌病理切片细胞图像组织复杂的特点,分析了相关的预处理技术,提出了基于阀值分割消除其他组织影响的复合预处理技术。在细胞核分割阶段,提出了基于分水岭变换(watershed transformation)和GVFSnake模型(GVF Snake model)的组合算法。用分水岭变换得到细胞核的初始轮廓,然后利用GVF Snake模型逼近其真实轮廓。在细胞核特征提取与判别阶段,放弃了通用的思路,尝试运用统计学Fisher方法,对大样本数据进行判别分析。通过对特征参数的迭代筛选和求解特征参数系数,最终建立了细胞分类的Fisher判别函数表达式。实验表明,本文依据上述改进建立的胃腺癌病理切片计算机辅助诊断系统具备一定的细胞分割能力和较好的细胞分类判别能力,在病理诊断中可发挥一定作用,对于提高低年资医生阅片水平具有一定价值。本研究在理论上丰富了计算机辅助诊断的内容,为今后进一步的研究奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 胃腺癌病理切片诊断存在的问题
• 1.1.2 解决问题的办法
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 计算机辅助诊断系统由来
• 1.2.2 计算机辅助诊断系统基本原理
• 1.2.3 计算机辅助诊断系统研究现状
• 1.2.4 胃癌计算机辅助诊断系统的研究
• 1.3 本文工作
• 1.4 本文结构
• 第二章 胃腺癌病理切片图像预处理
• 2.1 胃腺癌病理切片细胞图像的特点
• 2.1.1 肿瘤的异型性
• 2.1.2 胃癌的分类
• 2.1.3 胃腺癌病理切片细胞图像的特点
• 2.2 胃腺癌病理切片图像预处理
• 2.2.1 图像彩色空间和灰度化
• 2.2.2 对比度拉伸
• 2.2.3 平滑滤波
• 2.2.4 阈值分割
• 2.3 基于阈值分割的复合预处理技术
• 2.3.1 预处理技术的选择
• 2.3.2 基于阈值分割的复合预处理技术流程
• 2.3.3 实验结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 胃腺癌病理切片图像细胞核分割
• 3.1 细胞图像的一般分割方法
• 3.2 分水岭变换算法
• 3.2.1 分水岭基本概念
• 3.2.2 分水岭水坝的构造
• 3.2.3 分水岭变换算法
• 3.2.4 应用标记于分水岭变换
• 3.2.5 分水岭变换实验及分析
• 3.3 GVF Snake模型
• 3.3.1 Snake模型
• 3.3.2 GVF Snake模型
• 3.3.3 GVF Snake模型实验及分析
• 3.4 胃腺癌病理切片细胞核分割组合算法
• 3.4.1 细胞核分割组合算法的设计
• 3.4.2 细胞核分割组合算法的实验结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 胃腺癌病理切片图像细胞核特征提取与分类识别
• 4.1 细胞核特征参数的提取
• 4.1.1 细胞图像的特征
• 4.1.2 细胞区域的描述
• 4.1.3 常用细胞特征参数
• 4.1.4 细胞核特征参数的选择
• 4.2 细胞核判别函数的建立
• 4.2.1 细胞核判别算法
• 4.2.2 Fisher判别分析算法
• 4.2.3 细胞核判别函数的建立
• 4.3 细胞核分类结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 胃腺癌病理切片CAD系统的设计与实现
• 5.1 系统设计
• 5.1.1 设计思路
• 5.1.2 总体流程
• 5.2 系统组成
• 5.2.1 硬件组成
• 5.2.2 软件组成
• 5.3 系统的功能和主要关键技术
• 5.4 系统测试及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 总结
• 6.2 后续工作
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果